本发明涉及锂离子电池
技术领域：
，具体涉及一种高比能动力电池的高效注液工艺。
背景技术：
：随着锂离子电池的广泛应用和快速发展，市场对锂离子电池的能量密度和容量等性能要求不断提高。由于锂离子电池高能量密度高容量的需求，极片的压实密度越来越高，极片孔隙率非常小，电芯卷绕的越来越紧，电芯内化学物质增多、空间缩小，采用普通的注液工艺如：一次注液—高温活化—化成—二次注液，电解液无法顺畅渗透，致使极片没有完全浸润导致电池的容量和循环寿命较差，为了提高电池的容量和循环寿命较差，各电池生产厂家只能延长高温活化时间，目前最短的高温活化时间为16h，导致注液耗时太长，大大的降低了注液效率。为了同时保证注液效率、电池性能，各研究机构和电池生产商都在积极探索研究电池注液工艺和注液设备，但目前还是无法同时兼顾生产效率和电池性能。技术实现要素：本发明为解决锂离子电池注液效率低，同时兼顾生产效率和电池性能，提出了一种高比能动力电池的高效注液工艺。本发明为实现上述目标采取的技术方案是：一种高比能动力电池的高效注液工艺，其特征在于，该注液工艺包括以下步骤：（1）第一次注液，注液量为总注液量的70～90%；（2）对第一次注液后的电池进行预充电,充电倍率为0.1c～1.7c，充电时间为1～5min；（3）高温活化，活化温度为40~60℃，活化时间为8～12h；（4）化成；（5）二次注液，注液量为总注液量的10～30%；所述步骤（2）中的充电电流为0.3c～1.3c，充电时间2～3min。所述步骤（3）中的活化温度为40～50℃，活化时间为9～10h。在所述步骤4中，对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h。本发明的工作方式：第一次注液量70~90%，此时电解液量比较多，电解液都是停留在电池壳体顶部，对电池进行预充电可以使极片孔隙率增大，消除极片间的静电吸附，加快电解液的浸润，然后再进行高温活化，高温活化最少缩短4h,活化后进行化成形成sei膜，由于一般化成都是采用高负压化成工艺会造成部分电解液被抽出，化成后二次补液确保电池内部的电解液充足。本发明的有益效果是：本发明通过在第一次注液后，对电池进行预充电，增加极片的孔隙率，提高电解液的吸收率，从而缩短高温活化时间，提高生产效率；本发明通过预充电提高电解液的吸收率，极片完全被电解液浸润，化成时便可形成致密的sei膜，从而提高电池的放电容量和循环寿命等性能。具体实施方式为了使本发明的发明目的、技术方案及其有益技术效果更加清晰，以下结合比较例和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，本说明书中描述的具体实施例仅是为了解释本发明，并非为了限定本发明。下述实施例中所有物质均为市售。本发明的注液工艺适用于所有组成或配方的液态电解液，下述比较例和实施例中的电解液由1mol/l的lipf6（六氟磷酸锂）和1%vc（碳酸亚乙烯酯）溶解在ec（碳酸乙烯酯）/dmc（碳酸二甲酯）/emc（碳酸甲基乙基酯）=1:1:1（体积比）混合溶剂中制成。下述比较例和实施例中注液总时间为从第一次注液开始至第二次注液结束的时间。下述比较例和实施例中制得的电池按照《gbt31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》进行电性能测试。比较例1比较例1的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）将电池于50℃中活化16h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。比较例2比较例2的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例1实施例1的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（2）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例2实施例2的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（2）将电池于50℃中活化16h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例3实施例3的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（2）将电池于50℃中活化10h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例4实施例4的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（2）将电池于50℃中活化9h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例5实施例5的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（2）将电池于50℃中活化8h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。表1预充电对活化时间的影响预充电活化时间注液总时间容量/ah500次循环保持率比较例1没有预充电16h22h54.7391.04%比较例2没有预充电12h18h50.1482.83%实施例1预充电12h18h56.0193.72%实施例2预充电16h22h56.0393.73%实施例3预充电10h16h55.9693.65%实施例4预充电9h15h55.7593.16%实施例5预充电8h14h55.3692.83%如表1，由比例较1与比较例2可知，当第一次注液后没有预充电时，活化12小时，电池的放电容量和循环寿命都较差；由实施例1与实施例2可知，当第一次注液后对电池进行预充电，对电池活化12h与活化16h后，电池的放电容量和循环寿命基本相同；由比较例1、2与实施例1可知，通过在第一次注液后，对电池进行大电流预充电，增加极片的孔隙率，提高电解液的吸收率，从而缩短高温活化的时间，提高生产效率，提高放电和循环寿命；当活化时间为9～10h时，注液总时间最短，且放电容量和电池循环寿命最优。实施例6实施例6的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将90%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的10%。实施例7实施例7的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例8实施例8的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将70%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的30%。比较例3比较例3的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将60%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的40%。比较例4比较例4的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将40%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的60%。比较例5比较例5的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将20%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.0c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的80%。表2注液量对电池循环寿命的影响第一次注液量/%注液总时间放电容量/ah500次循环保持率实施例69018h20min56.3593.69%实施例78018h56.0193.72%实施例87017h50min55.1293.53%比较例36018h10min52.2885.76%比较例44018h30min48.3782.31%比较例52019h40min30.5778.14%从表2可知，当充电倍率、充电时间、活化温度以及活化时间固定时，当第一次注液量为总注液量的70～90%，第二次注液量为总注液量的10～30%时，注液总时间较短，电池的放电容量和循环寿命较优。当第一次注液量小于总注液量的70%时，sei膜形成不佳，电池的放电容量大幅度降低，电池的循环寿命缩短，且由于第二次注液量增加，导致注液总时间增加。实施例9实施例9的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.1c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例10实施例10的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.3c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例11实施例11的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例12实施例12的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.3c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例13实施例13的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为1.7c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。比较例6比较例6的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为2.0c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。表3充电倍率对注液时间以及电池循环寿命的影响充电倍率注液总时间放电容量/ah500次循环保持率实施例90.1c18h30min54.7891.93%实施例100.3c18h10min55.4693.42%实施例110.8c18h5min55.9593.65%实施例121.3c17h58min55.9793.68%实施例131.7c17h55min55.3592.79%比较例62.0c17h55min53.7485.47%从表3可知，当注液量、充电时间、活化温度以及活化时间固定时，当充电倍率为0.1c～1.7c时，极片孔隙率增大，能够消除极片间的静电吸附，加快电解液的浸润，提高电池的循环寿命；且充电倍率为0.3c～1.3c时，注液时间最短，电池的放电容量和循环寿命最高。实施例14实施例14的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间1min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例15实施例15的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间2min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例16实施例16的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间3min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例17实施例17的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间4min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。实施例18实施例18的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间5min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。比较例7比较例7的步骤如下：对“lfp23140160-55ah”电池注液，电池经卷绕、装配、干燥、测短路和称重后开始注液具体注液步骤：（1）第一次注液，将80%电解液注入锂离子电池中；（2）对电池进行预充电，充电倍率为0.8c，充电时间6min；（3）将电池于50℃中活化12h；（4）对活化后的电池进行化成，先以0.02c充电300min,再以0.05c恒流充电至3.65v,最后常温静置1h；（5）化成后进行第二次注液，注液量为总注液量的20%。表4充电时间对注液时间以及电池循环寿命的影响充电时间/min注液总时间放电容量/ah500次循环保持率实施例141min18h5min54.9593.13%实施例152min18h3min56.0193.56%实施例163min18h3min56.3293.86%实施例174min18h4min56.0393.72%实施例185min18h4min56.0393.71%比较例76min18h4min55.8393.05%从表4可知，当注液量、充电倍率、活化温度以及活化时间固定时，当充电时间为1～5min时，极片孔隙率增大，能够消除极片间的静电吸附，加快电解液的浸润，缩短注液时间，提高电池的循环寿命；且充电时间为2～3min时，注液时间最短，电池的放电容量和循环寿命最高。当前第1页12